织物几何结构概念

1.400
1.600 1.800 1.936
0.600
0.400 0.200 0.060
70.0
83.3 114.7 119.2
52.4
51.0 50.3 50.0
77.8
88.2 109.2 149.7
62.3
61.0 60.2 60.0
82.4
90.9 106.8 133.2
68.8
67.6 66.9 66.7
6
7
d
1 1 d 5
d
4d 5
2d
2 1 d 5
1.0
1.20
1.0
0.80
8
1 2 d 5
3 d 5
2 2 d 5
0.60
1.40
9
10 11 0
1 3 d 5
1 4d 5 0
2 d 5 1 d 5 2d
2 3 d 5
2 4d 5 3d
1.60
1.80 1.936
0.40
0.20 0.064
dw dj dj+dw 0结构相表示经、纬纱直径不等时，等支持面织物的
2
2 (2 +1.4) (2 - 1.4)
j =1.4 w = 0.6 代入式中得：
100% = 1 3.4 0.6 1 2.6 1.4 100% = 70 %
2
2 100% = (2 +0.6) (2 - 0.6)
100%
= 52.4 %
以此类推，可求得各类规则组织织物紧密结构各结构相
0.80 0.90 0.75 0.81 0.65 0.72 0.85 0.95 0.74 0.76
不同号数纱线之间的直径换算，可按下式进行： d1 d2
Tex1 Tex2
=
1 2
介绍几种求织物内纱线直径系数的方法： 方法1： 对经、纬纱号已知的织物进行切片，分别进行显微镜 检测经纱和纬纱的横截面积Aj和Ａw；根据下列公式可求出 经纬纱在织物内的直径dｊ、dw和纱线直径系数。 2 ｄj ｄ w2 即：Ａj＝ Aw=
因此，每根纱线在织物内的屈曲形态，均可以根据织 物的组织、密度等具体条件，概括为正弦曲线与直线段形 态的组合或衔接。 ３、织物内纱线的直径系数（ｋd） 纱线在受到压缩后的直径大小，显然与自然状态下的 直径是不同的，而织物内纱线直径的大小将影响织物结构， 同时纱线直径的大小是决定织物的经、纬向紧度和进行织 物结构设计的依据。 纱线在织物内的直径，计算公式如下： ｄ(mm)=kd Ｔex
ｈｊ
如图所示： ｈｊ＝ （ｄj＋ｄw）2 － aｊ2 式中： ａｊ＝
Ｌｊ－ｂｊ Rj
tw
= Ｌｊ－（Ｒｊ－ t w )ｄｊ
tw
Lj=
Pj
100
ｈｊ＝ （ｄj＋ｄw）2 － aｊ2 = （dｊ＋ｄｗ）2－［ 100Ｒｊ－（Ｒｊ－ｔｗ）ｊ ] 2
ｔｗＰｊ
对于dｊ＝ｄｗ的平纹织物，对上式进行简化：
ｈｊ＝ ４d２－（ 100 ）2
４ ４
ｄｊ=
Aｊ＝Kdj 4
Ｔexｊ
ｄｗ=
＝ Aｗ Kdw 4
Ｔexｗ
方法２：
对经、纬纱号和密度已知的单向紧密结构织 物切片，观测紧密系统纱线的屈曲波高值，根据 屈曲波高ｈ的公式求得相应的纱线的直径系数。 以经向紧密结构织物为例，规则组织织物可
由下式求得Ｋｄ值：
ｄｊ
ｄｗ ａｊ ｂｊ Ｌｊ ａｊ
1.936 1.800 1.600 1.400 1.200 1.000 0.800
60.0 60.2 61.0 62.3 64.3 67.2 71.4
149.7 109.2 88.2 77.8 71.4 67.2 64.3
133.2 106.8 90.9 82.4 76.9 73.2 70.6
8
9 10 11
( dj+dw)2 - hj2
bj = (Rj - tw) dj
式中： Ｌｊ＝一个组织循环经纱所占有的距离，也称之为组织循环 经纱的几何密度； ｔｊ＿＿纬纱在一个组织循环内与经纱的交织次数。 根据织物经、纬向紧度的定义有： Ｅj = = tw 同理： Ew= tj
( Rj dj
Lj
=
tw a j + b j 100%
85.4
92.6 105.4 124.9
73.4
72.3 71.6 71.4

由上表得出如下组织特性的概念： １、处于等支持面附近的结构相（第６结构相左右）， 以平纹组织的紧度最小，在此情况下，平纹组织最容易使 织物达到紧密的效应； ２、在同一高（低）结构相时，缎纹组织织物的经（纬） 相紧度较小，在此情况下，缎纹组织易于使织物获得经（纬） 支持面的效应； ３、对于经支持面结构的织物（纬支持面也可作类似分 析），结构相由第６升到第７，与由第９升到第１０结构相 相互比较，虽然都变更一个结构相，都意味着促使经纱突出 织物表面发生同一程度的变化，但是经向紧度变化的大小却 相差很大。在高结构附近每变动一个结构相需要改变较大的 经向紧度才能达到，这种现象称为致向效应迟钝。
Ｐｊ
=
4（Kd
Tex )2－（
100 Pｊ
)2
9.1.2织物几何结构的几个概念： １、经、纬纱的屈曲波高（ｈｊ、ｈｗ） 经纱屈曲波高（ｈｊ）：代表经纱屈曲波峰与波谷之 间垂直于布面方向的距离； 纬纱屈曲波高（ｈｗ）：代表纬纱屈曲波峰与波谷之 间垂直于布面方向的距离； 由图（Ⅰ）（Ⅱ）比较（Ⅰ）与（Ⅱ）以后可以知道： ｈｊ由０ｈｊ 而ｈｊ －ｈｊ＝△ 由于织物中经纬纱总是相互接触的，因此纬纱的屈曲 波高必然ｈｗ由减少到ｈｗ ，而ｈｗ －ｈｗ＝－ △，由此 可以得出几何结构中一个很重要的概念，即： ｈｊ －ｈｊ＝ｈｗ－ｈｗ 移项： ｈｊ ＋ｈｗ ＝ｈｊ＋ｈｗ
A
a b a
图中部位ａ，表示经、纬交叉区域，在这个区域内，纱 线Ａ的曲屈形态，在织物紧密的条件下，可以假定呈正弦曲 线形态，在织物稀疏的条件下，可以假定呈正弦曲线与直线 段相互衔接的形态； 部位ｂ，表示经、纬纱非交叉区域，在这个区域内，纱 线Ａ的曲屈形态不论织物紧密与否，均可以假定呈直线段形 态。
100% 100%
＝
tw ( 2 )2 - ( )2 j
Rj
+ ( Rj - tw)
＝
同理：
tw ( 2 - j) ( 2 + j) + ( Rj - tw)
Rw
100%
Ew＝
tj ( 2 - w) ( 2 + w) + ( Rw - tj)
100%
由此可求得各类规则组织紧密结构织物各结构相的紧度值
触，其几何结构条件为ｈｊ＋ｄｊ＝ｈｗ＋ｄｗ＝ 称之为经纬 等支持面织物。（也称之为同支持面织物） 由于ｈｊ与ｈｗ 的大小可以在 （ｄｊ＋ｄｗ）之间变动， 因此当ｄｊ＝ｄｗ＝ｄ 时，织物厚度变化范围在（２~３） ｄ之间。 ３、织物的几何结构相 织物内经、纬纱曲屈波高ｈｊ与ｈｗ 是相互制约的一对 数值，我们把经、纬纱曲屈波高的不同配合状态，称之为织 物的不同“几何结构相”，“相”即状态的含义。 为了便于把握结构相的概念，将（ｄｊ＋ｄｗ）值等分为 ０，1/10（ｄｊ＋ｄｗ），… （ｄｊ＋ｄｗ）等（11)个数阶并 把这（11)个数阶当作ｈｊ与ｈｗ 变化的数阶，所以ｈｊ与ｈｗ 相互配合能构成11个结构相。
ｈｊ ＋ｈｗ ＝ｈｊ＋ｈｗ，而ｈｊ＋ｈｗ＝ｄｊ＋ｄｗ ｈｊ ＋ｈｗ ＝ｈｊ＋ｈｗ＝ｄｊ＋ｄｗ 即：经纱曲屈波高与纬纱曲屈波高之和是一个常数，等于 ｄｊ＋ｄｗ，如果考虑到纱线在织物中的压扁系数为 则：ｈｊ ＋ｈｗ ＝ｈｊ＋ｈｗ＝ （ｄｊ＋ｄｗ） ２、织物的厚度（ｍｍ） 由图中可知：织物的厚度（）等于织物正反切面之间的 距离。 织物正反面与切面接触的纱线，可以都是经纱，其几何 结构条件为ｈｊ＋ｄｊ>ｈｗ ＋ｄｗ，这类织物称之为经支持 面织物；反之，织物正反面与切面接触的纱线，可以都是纬 纱，其几何结构条件为ｈｗ ＋ｄｗ>ｈｊ＋ｄｊ，这类织物称 之为纬支持面织物；假如织物正反两面的经纬纱均与切面接
式中：ｄ——织物内纱线的直径； Ｋd——织物内纱线直径系数；
Tex——纱线的号数。
直径系数Ｋd的大小，受纺纱方法、纤维品种、纤维表 面形态等因素的影响，棉纱、棉线的Ｋd值可近似地0.037。 其它纱线的计算直径及直径系数如下： 粗梳毛纱ｄ＝
1.24
N
精梳毛纱d＝
1.2７
N
化纤ｄ＝Ｋd 旦尼尔 维棉纱Ｋd＝0.041 粗梳毛纱Ｋd＝1.24
精梳毛纱Ｋd＝1.27
普通涤纶长丝Ｋd＝0.014
直径系数Ｋd的计算公式如下： Ｋd＝
0.03568

式中为纱线的体积重量（g/cnm3)
值随组成纱线的纤维种类、性质及纱线的捻系数的不 同而不同，几种纱线的值参考如下：
纱线种类 棉 纱 精 梳 毛 纱 粗 梳 毛 纱 涤棉纱（65/35) 维棉纱（50/50) 值（ｇ/cm3)
几何结构条件。
在此引进一个阶差系数，用以表示屈曲波高的差异 程度。 当ｄj = dw = d时， h j + h w =ｄj + dw = 2d 由于h j = j d h w= w d h j + h w= （ j d + w d ） = （ j + w ） d = 2 d
Rj d j dj+dw)2 hj 2
Rj dj
将Lj、bj、aj代入式中有： 100%
+ (Rj - tw) dj
Rw d w ( dj+dw)2 - hw2 + (Rw - tj) dw
100%
当d j = d w = d Ej＝ tw (
h j = j d时代入上式，使上式简化：
Rj d d+d)2 ( j d Rj )2 + (Rj - tw) d
的紧度值，列表如下：
紧密结构、规则组织结构相的紧度值（dj = dw = d）
组 结 构 相
1 2 3 4 5 6 7 j
织
w
平
纹
2 1
斜纹
2 2
Ej
66.7 66.9 67.6 68.8 70.6 73.2 76.9
3 1 度
Ej
50.0 50.3 51.0 52.4 54.6 57.7 62.5
Ew
119.2 114.7 83.3 70.0 62.5 57.7 54.6
Ej
紧 （ %）
斜纹 五枚缎 纹
Ew Ej
71.4 71.6 72.3 73.4 75.0 77.4 80.6
Ew
Ew
124.9 105.4 92.6 85.4 80.6 77.4 75.0
0.060 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200
例如：平纹组织第６结构相的经纬向紧度值如下： 其中 R j = t j = t w = 2 j = w = 1 代入式中得： E j = E w =
2 2 3 100%
= 57.7%
再如：平纹组织第8结构相的经纬向紧度值如下： 其中 R j = t j = t w = 2 E j = Ew =
织物几何结构概念
9.1织物几何结构概述 9.1.1织物内纱线的几何形态 经、纬纱线在织物内的不同曲屈程度的配合，可以使 织物呈现不同的几何结构相和具有不同的物理机械性能； 而经、纬纱线的曲屈高及经、纬纱的合理配合是由经、纬 纱线的直径决定的。因此在当今纤维品种和纱线结构日益 丰富的情况下，研究织物内的纱线和纱线的几何形态是十 分重要的。 １、织物内纱线的截面形态 织物内纱线的截面形态，数十年来有多种论述，皮尔 斯、诺维柯夫学者主张以园形或椭圆形进行描述；肯泼主 张以跑道形进行描述；也有的学者则主张以凸透镜形态进 行描述。
所以
j + w 2
9.2 织物的紧度与几何结构相的关系 9.2.1织物的紧度
E j = p j d j = p j 0.037
Texj Texw 经纱
Ew = pw d w = p w 0.037
9.2.2规则组织紧密结构织物各结构相的经纬向紧度值
ｈｊ ａｊ 纬纱
由图可知:
ａｊ
ｂｊ Ｌｊ
Lj = bj + tw aj aj=
各种纱线的截面形态如图：
圆形截面
椭形截面
跑道形截面
此外还有凸透镜形、正弦曲线与圆形相衔接的截面 因纱线在织物内的截面形态，受到纤维原料、织物组 织、织物密度等因素的影响，因此在讨论织物几何结构概 念时，建议用园形截面作为各项概算的依据，但应充分考 虑到纱线在织物内被压扁的实际情况，引入压扁系数。
压扁系数计算如下： 纱线在织物切面图上垂直布面方向的直径 r＝ 利用公式计算的纱线直径 r的大小与织物组织、密度、纱线原料、成纱结构、织 造参数等因素有关，一般为0.6~0.8左右。 ２、织物内经、纬纱的屈曲形态 织物内纱线的屈曲形态，随织物组织、经纬纱密度、纱 线号数、纤维原料以及上机张力等不同，所表现的形态也不 同。但无论何种组织每根纱线在织物内的屈曲形态，可以看 作由经纬纱交叉区域与非交叉区域两部分的曲屈形态构成。
在ｄｊ＝ｄｗ＝ｄ的条件下，结构相与相应的ｈｊ、ｈｗ 与 值如下表： 结构相 ｈｊ ｈｗ ｊ ｗ
１ 2 3 4 5 ０ 1 5 2 5 3 5 4 5 d d d d ２ｄ 1 4d 5 1 3 d 5 1 2 d 5 1 1 d 5 ３ｄ 2 4d 5 2 3 d 5 2 2 d 5 2 1 d 5 0.064 0.20 0.40 0.60 0.80 1.936 1.80 1.60 1.40 1.20